lib/ProfileData/InstrProfReader.cpp

   1 //=-- InstrProfReader.cpp - Instrumented profiling reader -------------------=//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file contains support for reading profiling data for clang's
  11 // instrumentation based PGO and coverage.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "llvm/ProfileData/InstrProfReader.h"
  16 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  17 #include <cassert>
  18
  19 using namespace llvm;
  20
  21 static ErrorOr<std::unique_ptr<MemoryBuffer>>
  22 setupMemoryBuffer(std::string Path) {
  23   ErrorOr<std::unique_ptr<MemoryBuffer>> BufferOrErr =
  24       MemoryBuffer::getFileOrSTDIN(Path);
  25   if (std::error_code EC = BufferOrErr.getError())
  26     return EC;
  27   return std::move(BufferOrErr.get());
  28 }
  29
  30 static std::error_code initializeReader(InstrProfReader &Reader) {
  31   return Reader.readHeader();
  32 }
  33
  34 ErrorOr<std::unique_ptr<InstrProfReader>>
  35 InstrProfReader::create(std::string Path) {
  36   // Set up the buffer to read.
  37   auto BufferOrError = setupMemoryBuffer(Path);
  38   if (std::error_code EC = BufferOrError.getError())
  39     return EC;
  40   return InstrProfReader::create(std::move(BufferOrError.get()));
  41 }
  42
  43 ErrorOr<std::unique_ptr<InstrProfReader>>
  44 InstrProfReader::create(std::unique_ptr<MemoryBuffer> Buffer) {
  45   // Sanity check the buffer.
  46   if (Buffer->getBufferSize() > std::numeric_limits<unsigned>::max())
  47     return instrprof_error::too_large;
  48
  49   std::unique_ptr<InstrProfReader> Result;
  50   // Create the reader.
  51   if (IndexedInstrProfReader::hasFormat(*Buffer))
  52     Result.reset(new IndexedInstrProfReader(std::move(Buffer)));
  53   else if (RawInstrProfReader64::hasFormat(*Buffer))
  54     Result.reset(new RawInstrProfReader64(std::move(Buffer)));
  55   else if (RawInstrProfReader32::hasFormat(*Buffer))
  56     Result.reset(new RawInstrProfReader32(std::move(Buffer)));
  57   else if (TextInstrProfReader::hasFormat(*Buffer))
  58     Result.reset(new TextInstrProfReader(std::move(Buffer)));
  59   else
  60     return instrprof_error::unrecognized_format;
  61
  62   // Initialize the reader and return the result.
  63   if (std::error_code EC = initializeReader(*Result))
  64     return EC;
  65
  66   return std::move(Result);
  67 }
  68
  69 ErrorOr<std::unique_ptr<IndexedInstrProfReader>>
  70 IndexedInstrProfReader::create(std::string Path) {
  71   // Set up the buffer to read.
  72   auto BufferOrError = setupMemoryBuffer(Path);
  73   if (std::error_code EC = BufferOrError.getError())
  74     return EC;
  75   return IndexedInstrProfReader::create(std::move(BufferOrError.get()));
  76 }
  77
  78
  79 ErrorOr<std::unique_ptr<IndexedInstrProfReader>>
  80 IndexedInstrProfReader::create(std::unique_ptr<MemoryBuffer> Buffer) {
  81   // Sanity check the buffer.
  82   if (Buffer->getBufferSize() > std::numeric_limits<unsigned>::max())
  83     return instrprof_error::too_large;
  84
  85   // Create the reader.
  86   if (!IndexedInstrProfReader::hasFormat(*Buffer))
  87     return instrprof_error::bad_magic;
  88   auto Result = llvm::make_unique<IndexedInstrProfReader>(std::move(Buffer));
  89
  90   // Initialize the reader and return the result.
  91   if (std::error_code EC = initializeReader(*Result))
  92     return EC;
  93
  94   return std::move(Result);
  95 }
  96
  97 void InstrProfIterator::Increment() {
  98   if (Reader->readNextRecord(Record))
  99     *this = InstrProfIterator();
 100 }
 101
 102 bool TextInstrProfReader::hasFormat(const MemoryBuffer &Buffer) {
 103   // Verify that this really looks like plain ASCII text by checking a
 104   // 'reasonable' number of characters (up to profile magic size).
 105   size_t count = std::min(Buffer.getBufferSize(), sizeof(uint64_t));
 106   StringRef buffer = Buffer.getBufferStart();
 107   return count == 0 || std::all_of(buffer.begin(), buffer.begin() + count,
 108     [](char c) { return ::isprint(c) || ::isspace(c); });
 109 }
 110
 111 std::error_code TextInstrProfReader::readNextRecord(InstrProfRecord &Record) {
 112   // Skip empty lines and comments.
 113   while (!Line.is_at_end() && (Line->empty() || Line->startswith("#")))
 114     ++Line;
 115   // If we hit EOF while looking for a name, we're done.
 116   if (Line.is_at_end())
 117     return error(instrprof_error::eof);
 118
 119   // Read the function name.
 120   Record.Name = *Line++;
 121
 122   // Read the function hash.
 123   if (Line.is_at_end())
 124     return error(instrprof_error::truncated);
 125   if ((Line++)->getAsInteger(0, Record.Hash))
 126     return error(instrprof_error::malformed);
 127
 128   // Read the number of counters.
 129   uint64_t NumCounters;
 130   if (Line.is_at_end())
 131     return error(instrprof_error::truncated);
 132   if ((Line++)->getAsInteger(10, NumCounters))
 133     return error(instrprof_error::malformed);
 134   if (NumCounters == 0)
 135     return error(instrprof_error::malformed);
 136
 137   // Read each counter and fill our internal storage with the values.
 138   Record.Counts.clear();
 139   Record.Counts.reserve(NumCounters);
 140   for (uint64_t I = 0; I < NumCounters; ++I) {
 141     if (Line.is_at_end())
 142       return error(instrprof_error::truncated);
 143     uint64_t Count;
 144     if ((Line++)->getAsInteger(10, Count))
 145       return error(instrprof_error::malformed);
 146     Record.Counts.push_back(Count);
 147   }
 148
 149   return success();
 150 }
 151
 152 template <class IntPtrT>
 153 bool RawInstrProfReader<IntPtrT>::hasFormat(const MemoryBuffer &DataBuffer) {
 154   if (DataBuffer.getBufferSize() < sizeof(uint64_t))
 155     return false;
 156   uint64_t Magic =
 157     *reinterpret_cast<const uint64_t *>(DataBuffer.getBufferStart());
 158   return RawInstrProf::getMagic<IntPtrT>() == Magic ||
 159          sys::getSwappedBytes(RawInstrProf::getMagic<IntPtrT>()) == Magic;
 160 }
 161
 162 template <class IntPtrT>
 163 std::error_code RawInstrProfReader<IntPtrT>::readHeader() {
 164   if (!hasFormat(*DataBuffer))
 165     return error(instrprof_error::bad_magic);
 166   if (DataBuffer->getBufferSize() < sizeof(RawInstrProf::Header))
 167     return error(instrprof_error::bad_header);
 168   auto *Header = reinterpret_cast<const RawInstrProf::Header *>(
 169       DataBuffer->getBufferStart());
 170   ShouldSwapBytes = Header->Magic != RawInstrProf::getMagic<IntPtrT>();
 171   return readHeader(*Header);
 172 }
 173
 174 template <class IntPtrT>
 175 std::error_code
 176 RawInstrProfReader<IntPtrT>::readNextHeader(const char *CurrentPos) {
 177   const char *End = DataBuffer->getBufferEnd();
 178   // Skip zero padding between profiles.
 179   while (CurrentPos != End && *CurrentPos == 0)
 180     ++CurrentPos;
 181   // If there's nothing left, we're done.
 182   if (CurrentPos == End)
 183     return instrprof_error::eof;
 184   // If there isn't enough space for another header, this is probably just
 185   // garbage at the end of the file.
 186   if (CurrentPos + sizeof(RawInstrProf::Header) > End)
 187     return instrprof_error::malformed;
 188   // The writer ensures each profile is padded to start at an aligned address.
 189   if (reinterpret_cast<size_t>(CurrentPos) % alignOf<uint64_t>())
 190     return instrprof_error::malformed;
 191   // The magic should have the same byte order as in the previous header.
 192   uint64_t Magic = *reinterpret_cast<const uint64_t *>(CurrentPos);
 193   if (Magic != swap(RawInstrProf::getMagic<IntPtrT>()))
 194     return instrprof_error::bad_magic;
 195
 196   // There's another profile to read, so we need to process the header.
 197   auto *Header = reinterpret_cast<const RawInstrProf::Header *>(CurrentPos);
 198   return readHeader(*Header);
 199 }
 200
 201 template <class IntPtrT>
 202 std::error_code RawInstrProfReader<IntPtrT>::readHeader(
 203     const RawInstrProf::Header &Header) {
 204   if (swap(Header.Version) != RawInstrProf::Version)
 205     return error(instrprof_error::unsupported_version);
 206
 207   CountersDelta = swap(Header.CountersDelta);
 208   NamesDelta = swap(Header.NamesDelta);
 209   ValueDataDelta = swap(Header.ValueDataDelta);
 210   auto DataSize = swap(Header.DataSize);
 211   auto CountersSize = swap(Header.CountersSize);
 212   auto NamesSize = swap(Header.NamesSize);
 213   auto ValueDataSize = swap(Header.ValueDataSize);
 214   ValueKindLast = swap(Header.ValueKindLast);
 215
 216   auto DataSizeInBytes = DataSize * sizeof(RawInstrProf::ProfileData<IntPtrT>);
 217   auto PaddingSize = getNumPaddingBytes(NamesSize);
 218
 219   ptrdiff_t DataOffset = sizeof(RawInstrProf::Header);
 220   ptrdiff_t CountersOffset = DataOffset + DataSizeInBytes;
 221   ptrdiff_t NamesOffset = CountersOffset + sizeof(uint64_t) * CountersSize;
 222   ptrdiff_t ValueDataOffset = NamesOffset + NamesSize + PaddingSize;
 223   size_t ProfileSize = ValueDataOffset + ValueDataSize;
 224
 225   auto *Start = reinterpret_cast<const char *>(&Header);
 226   if (Start + ProfileSize > DataBuffer->getBufferEnd())
 227     return error(instrprof_error::bad_header);
 228
 229   Data = reinterpret_cast<const RawInstrProf::ProfileData<IntPtrT> *>(
 230       Start + DataOffset);
 231   DataEnd = Data + DataSize;
 232   CountersStart = reinterpret_cast<const uint64_t *>(Start + CountersOffset);
 233   NamesStart = Start + NamesOffset;
 234   ValueDataStart = reinterpret_cast<const uint8_t*>(Start + ValueDataOffset);
 235   ProfileEnd = Start + ProfileSize;
 236
 237   FunctionPtrToNameMap.clear();
 238   for (const RawInstrProf::ProfileData<IntPtrT> *I = Data; I != DataEnd; ++I) {
 239     const IntPtrT FPtr = swap(I->FunctionPointer);
 240     if (!FPtr)
 241       continue;
 242     StringRef FunctionName(getName(I->NamePtr), swap(I->NameSize));
 243     const char* NameEntryPtr = StringTable.insertString(FunctionName);
 244     FunctionPtrToNameMap.push_back(std::pair<const IntPtrT, const char*>
 245                                    (FPtr, NameEntryPtr));
 246   }
 247   std::sort(FunctionPtrToNameMap.begin(), FunctionPtrToNameMap.end(), less_first());
 248   FunctionPtrToNameMap.erase(std::unique(FunctionPtrToNameMap.begin(),
 249                                          FunctionPtrToNameMap.end()),
 250                                          FunctionPtrToNameMap.end());
 251   return success();
 252 }
 253
 254 template <class IntPtrT>
 255 std::error_code RawInstrProfReader<IntPtrT>::readName(InstrProfRecord &Record) {
 256   Record.Name = StringRef(getName(Data->NamePtr), swap(Data->NameSize));
 257   if (Record.Name.data() < NamesStart ||
 258       Record.Name.data() + Record.Name.size() >
 259           reinterpret_cast<const char *>(ValueDataStart))
 260     return error(instrprof_error::malformed);
 261   return success();
 262 }
 263
 264 template <class IntPtrT>
 265 std::error_code RawInstrProfReader<IntPtrT>::readFuncHash(
 266     InstrProfRecord &Record) {
 267   Record.Hash = swap(Data->FuncHash);
 268   return success();
 269 }
 270
 271 template <class IntPtrT>
 272 std::error_code RawInstrProfReader<IntPtrT>::readRawCounts(
 273     InstrProfRecord &Record) {
 274   uint32_t NumCounters = swap(Data->NumCounters);
 275   IntPtrT CounterPtr = Data->CounterPtr;
 276   if (NumCounters == 0)
 277     return error(instrprof_error::malformed);
 278
 279   auto RawCounts = makeArrayRef(getCounter(CounterPtr), NumCounters);
 280   auto *NamesStartAsCounter = reinterpret_cast<const uint64_t *>(NamesStart);
 281
 282   // Check bounds.
 283   if (RawCounts.data() < CountersStart ||
 284       RawCounts.data() + RawCounts.size() > NamesStartAsCounter)
 285     return error(instrprof_error::malformed);
 286
 287   if (ShouldSwapBytes) {
 288     Record.Counts.clear();
 289     Record.Counts.reserve(RawCounts.size());
 290     for (uint64_t Count : RawCounts)
 291       Record.Counts.push_back(swap(Count));
 292   } else
 293     Record.Counts = RawCounts;
 294
 295   return success();
 296 }
 297
 298 template <class IntPtrT>
 299 std::error_code
 300 RawInstrProfReader<IntPtrT>::readValueProfilingData(InstrProfRecord &Record) {
 301
 302   Record.clearValueData();
 303   if (!Data->Values || (ValueDataDelta == 0))
 304     return success();
 305
 306   ErrorOr<std::unique_ptr<ValueProfData>> VDataPtrOrErr =
 307       ValueProfData::getValueProfData(getValueDataCounts(Data->Values),
 308                                       (const unsigned char *)ProfileEnd,
 309                                       getDataEndianness());
 310
 311   if (VDataPtrOrErr.getError())
 312     return VDataPtrOrErr.getError();
 313
 314   VDataPtrOrErr.get()->deserializeTo(Record, &FunctionPtrToNameMap);
 315   return success();
 316 }
 317
 318 template <class IntPtrT>
 319 std::error_code
 320 RawInstrProfReader<IntPtrT>::readNextRecord(InstrProfRecord &Record) {
 321   if (atEnd())
 322     if (std::error_code EC = readNextHeader(ProfileEnd))
 323       return EC;
 324
 325   // Read name ad set it in Record.
 326   if (std::error_code EC = readName(Record))
 327     return EC;
 328
 329   // Read FuncHash and set it in Record.
 330   if (std::error_code EC = readFuncHash(Record))
 331     return EC;
 332
 333   // Read raw counts and set Record.
 334   if (std::error_code EC = readRawCounts(Record))
 335     return EC;
 336
 337   // Read value data and set Record.
 338   if (std::error_code EC = readValueProfilingData(Record)) return EC;
 339
 340   // Iterate.
 341   advanceData();
 342   return success();
 343 }
 344
 345 namespace llvm {
 346 template class RawInstrProfReader<uint32_t>;
 347 template class RawInstrProfReader<uint64_t>;
 348 }
 349
 350 InstrProfLookupTrait::hash_value_type
 351 InstrProfLookupTrait::ComputeHash(StringRef K) {
 352   return IndexedInstrProf::ComputeHash(HashType, K);
 353 }
 354
 355 typedef InstrProfLookupTrait::data_type data_type;
 356 typedef InstrProfLookupTrait::offset_type offset_type;
 357
 358 bool InstrProfLookupTrait::readValueProfilingData(
 359     const unsigned char *&D, const unsigned char *const End) {
 360   ErrorOr<std::unique_ptr<ValueProfData>> VDataPtrOrErr =
 361       ValueProfData::getValueProfData(D, End, ValueProfDataEndianness);
 362
 363   if (VDataPtrOrErr.getError())
 364     return false;
 365
 366   VDataPtrOrErr.get()->deserializeTo(DataBuffer.back(), &HashKeys);
 367   D += VDataPtrOrErr.get()->TotalSize;
 368
 369   return true;
 370 }
 371
 372 data_type InstrProfLookupTrait::ReadData(StringRef K, const unsigned char *D,
 373                                          offset_type N) {
 374   // Check if the data is corrupt. If so, don't try to read it.
 375   if (N % sizeof(uint64_t))
 376     return data_type();
 377
 378   DataBuffer.clear();
 379   std::vector<uint64_t> CounterBuffer;
 380
 381   using namespace support;
 382   const unsigned char *End = D + N;
 383   while (D < End) {
 384     // Read hash.
 385     if (D + sizeof(uint64_t) >= End)
 386       return data_type();
 387     uint64_t Hash = endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(D);
 388
 389     // Initialize number of counters for FormatVersion == 1.
 390     uint64_t CountsSize = N / sizeof(uint64_t) - 1;
 391     // If format version is different then read the number of counters.
 392     if (FormatVersion != 1) {
 393       if (D + sizeof(uint64_t) > End)
 394         return data_type();
 395       CountsSize = endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(D);
 396     }
 397     // Read counter values.
 398     if (D + CountsSize * sizeof(uint64_t) > End)
 399       return data_type();
 400
 401     CounterBuffer.clear();
 402     CounterBuffer.reserve(CountsSize);
 403     for (uint64_t J = 0; J < CountsSize; ++J)
 404       CounterBuffer.push_back(endian::readNext<uint64_t, little, unaligned>(D));
 405
 406     DataBuffer.emplace_back(K, Hash, std::move(CounterBuffer));
 407
 408     // Read value profiling data.
 409     if (FormatVersion > 2 && !readValueProfilingData(D, End)) {
 410       DataBuffer.clear();
 411       return data_type();
 412     }
 413   }
 414   return DataBuffer;
 415 }
 416
 417 template <typename HashTableImpl>
 418 std::error_code InstrProfReaderIndex<HashTableImpl>::getRecords(
 419     StringRef FuncName, ArrayRef<InstrProfRecord> &Data) {
 420   auto Iter = HashTable->find(FuncName);
 421   if (Iter == HashTable->end())
 422     return instrprof_error::unknown_function;
 423
 424   Data = (*Iter);
 425   if (Data.empty())
 426     return instrprof_error::malformed;
 427
 428   return instrprof_error::success;
 429 }
 430
 431 template <typename HashTableImpl>
 432 std::error_code InstrProfReaderIndex<HashTableImpl>::getRecords(
 433     ArrayRef<InstrProfRecord> &Data) {
 434   if (atEnd())
 435     return instrprof_error::eof;
 436
 437   Data = *RecordIterator;
 438
 439   if (Data.empty()) return instrprof_error::malformed;
 440
 441   return instrprof_error::success;
 442 }
 443
 444 template <typename HashTableImpl>
 445 InstrProfReaderIndex<HashTableImpl>::InstrProfReaderIndex(
 446     const unsigned char *Buckets, const unsigned char *const Payload,
 447     const unsigned char *const Base, IndexedInstrProf::HashT HashType,
 448     uint64_t Version) {
 449   FormatVersion = Version;
 450   HashTable.reset(HashTableImpl::Create(
 451       Buckets, Payload, Base,
 452       typename HashTableImpl::InfoType(HashType, Version)));
 453   // Form the map of hash values to const char* keys in profiling data.
 454   std::vector<std::pair<uint64_t, const char *>> HashKeys;
 455   for (auto Key : HashTable->keys()) {
 456     const char *KeyTableRef = StringTable.insertString(Key);
 457     HashKeys.push_back(std::make_pair(ComputeHash(HashType, Key), KeyTableRef));
 458   }
 459   std::sort(HashKeys.begin(), HashKeys.end(), less_first());
 460   HashKeys.erase(std::unique(HashKeys.begin(), HashKeys.end()), HashKeys.end());
 461   // Set the hash key map for the InstrLookupTrait
 462   HashTable->getInfoObj().setHashKeys(std::move(HashKeys));
 463   RecordIterator = HashTable->data_begin();
 464 }
 465
 466 bool IndexedInstrProfReader::hasFormat(const MemoryBuffer &DataBuffer) {
 467   if (DataBuffer.getBufferSize() < 8)
 468     return false;
 469   using namespace support;
 470   uint64_t Magic =
 471       endian::read<uint64_t, little, aligned>(DataBuffer.getBufferStart());
 472   // Verify that it's magical.
 473   return Magic == IndexedInstrProf::Magic;
 474 }
 475
 476 std::error_code IndexedInstrProfReader::readHeader() {
 477   const unsigned char *Start =
 478       (const unsigned char *)DataBuffer->getBufferStart();
 479   const unsigned char *Cur = Start;
 480   if ((const unsigned char *)DataBuffer->getBufferEnd() - Cur < 24)
 481     return error(instrprof_error::truncated);
 482
 483   using namespace support;
 484
 485   auto *Header = reinterpret_cast<const IndexedInstrProf::Header *>(Cur);
 486   Cur += sizeof(IndexedInstrProf::Header);
 487
 488   // Check the magic number.
 489   uint64_t Magic = endian::byte_swap<uint64_t, little>(Header->Magic);
 490   if (Magic != IndexedInstrProf::Magic)
 491     return error(instrprof_error::bad_magic);
 492
 493   // Read the version.
 494   uint64_t FormatVersion = endian::byte_swap<uint64_t, little>(Header->Version);
 495   if (FormatVersion > IndexedInstrProf::Version)
 496     return error(instrprof_error::unsupported_version);
 497
 498   // Read the maximal function count.
 499   MaxFunctionCount =
 500       endian::byte_swap<uint64_t, little>(Header->MaxFunctionCount);
 501
 502   // Read the hash type and start offset.
 503   IndexedInstrProf::HashT HashType = static_cast<IndexedInstrProf::HashT>(
 504       endian::byte_swap<uint64_t, little>(Header->HashType));
 505   if (HashType > IndexedInstrProf::HashT::Last)
 506     return error(instrprof_error::unsupported_hash_type);
 507
 508   uint64_t HashOffset = endian::byte_swap<uint64_t, little>(Header->HashOffset);
 509
 510   // The rest of the file is an on disk hash table.
 511   InstrProfReaderIndexBase *IndexPtr = nullptr;
 512   IndexPtr = new InstrProfReaderIndex<OnDiskHashTableImplV3>(
 513       Start + HashOffset, Cur, Start, HashType, FormatVersion);
 514   Index.reset(IndexPtr);
 515   return success();
 516 }
 517
 518 ErrorOr<InstrProfRecord>
 519 IndexedInstrProfReader::getInstrProfRecord(StringRef FuncName,
 520                                            uint64_t FuncHash) {
 521   ArrayRef<InstrProfRecord> Data;
 522   std::error_code EC = Index->getRecords(FuncName, Data);
 523   if (EC != instrprof_error::success)
 524     return EC;
 525   // Found it. Look for counters with the right hash.
 526   for (unsigned I = 0, E = Data.size(); I < E; ++I) {
 527     // Check for a match and fill the vector if there is one.
 528     if (Data[I].Hash == FuncHash) {
 529       return std::move(Data[I]);
 530     }
 531   }
 532   return error(instrprof_error::hash_mismatch);
 533 }
 534
 535 std::error_code
 536 IndexedInstrProfReader::getFunctionCounts(StringRef FuncName, uint64_t FuncHash,
 537                                           std::vector<uint64_t> &Counts) {
 538   ErrorOr<InstrProfRecord> Record = getInstrProfRecord(FuncName, FuncHash);
 539   if (std::error_code EC = Record.getError())
 540     return EC;
 541
 542   Counts = Record.get().Counts;
 543   return success();
 544 }
 545
 546 std::error_code IndexedInstrProfReader::readNextRecord(
 547     InstrProfRecord &Record) {
 548   static unsigned RecordIndex = 0;
 549
 550   ArrayRef<InstrProfRecord> Data;
 551
 552   std::error_code EC = Index->getRecords(Data);
 553   if (EC != instrprof_error::success)
 554     return error(EC);
 555
 556   Record = Data[RecordIndex++];
 557   if (RecordIndex >= Data.size()) {
 558     Index->advanceToNextKey();
 559     RecordIndex = 0;
 560   }
 561   return success();
 562 }